【正文】 ，低八位地址和數(shù)據(jù)由P0口分時傳送，高八位地址由P2口傳送。51系列共有4個8位的并行I/O口，分別記作P0、PPP3每個口都包含一個鎖存器，一個輸出驅(qū)動器和輸入緩沖器。PSEN可以驅(qū)動8個LSTTL負載。輸出：PSEN——片外程序存儲器選通信號，低電平有效。另外，該引腳被略微拉高。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。ALE可以驅(qū)動8個LSTTL負載。ALE以1/6的振蕩頻率穩(wěn)定速率輸出，可用作對外輸出的時鐘或用于定時。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。在編程時，其上施加21V的編程電壓。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間?！猂D低電平有效，輸出，片外存儲器讀選通?！猅1定時器/計數(shù)器1的外部輸入，輸入?！狪NT1外部中斷1，輸入?！猅XD（串行輸出口），輸出。P3口可以輸入/輸出4個LSTTL負載。P3口提供各種替代功能。P2口可以驅(qū)動4個LSTTL負載。當使用片外存儲器（ROM及RAM）時，輸出高8位地址。這時，讀兩個特殊輸入引腳的輸出鎖存器應(yīng)由程序置1。P1口可驅(qū)動4個LSTTL負載。P1口——8位、準雙向I/O口。在程序校驗期間，輸出指令字節(jié)（需加外部上拉電路）。2．I/O（4個口，32根）P0口——8位、漏極開路的雙向I/O口。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。 圖21 AT89C51邏輯引腳圖各引腳功能敘述如下：1．電源和晶振VCC——運行和程序校驗時加+5VGND——接地XTAL1——輸入到振蕩器的反向放大器XTAL2——反向放大器的輸出，輸入到內(nèi)部時鐘發(fā)生器（當使用外部振蕩器時，XTAL1接地，XTAL2接收振蕩器信號）RST：復位輸入。 AT89C51系列引腳功能AT89C51有40引腳雙列直插（DIP）形式。該芯片內(nèi)RAM和特殊功能寄存器值保持不變, 一直到掉電模式被終止。這種狀態(tài)可被任何一個中斷所終止或通過硬件復位。AT89C51有間歇、掉電兩種工作模式。另外,AT89C51 還具有MCS51系列單片機的所有優(yōu)點?？捎?V電壓編程，而且寫入時間僅10毫秒, 僅為8751/87C51 的擦除時間的百分之一，與8751/87C51的12V電壓擦寫相比, 不易損壞器件, 沒有兩種電源的要求，改寫時不拔下芯片，適合許多嵌入式控制領(lǐng)域。AT89C51可構(gòu)成真正的單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)，縮小系統(tǒng)體積, 增加系統(tǒng)的可靠性，降低了系統(tǒng)成本。AT89C51基本功能描述如下：AT89C51是一種低損耗、高性能、CMOS八位微處理器，而且在其片種還有4k字節(jié)的在線可重復編程快擦快寫程序存儲器，能重復寫入/擦除1000次，數(shù)據(jù)保存時間為十年。而在眾多的51系列單片機中，要算 ATMEL 公司的AT89C51更實用，也是一種高效微控制器，因為它不但和8051指令、管腳完全兼容，而且其片內(nèi)的4K程序存儲器是FLASH工藝的，這種工藝的存儲器，用戶可以用電的方式達到瞬間擦除、改寫。下面我們就來重點介紹一下本畢業(yè)論文討論的系統(tǒng)所用的AT89C51系列單片機。這一系列單片機為外部提供了相當完善的總線結(jié)構(gòu)，為系統(tǒng)的擴展和配置打下了良好的基礎(chǔ)?？v觀這短短的20年，經(jīng)歷了4次更新?lián)Q代，單片機正朝著集成化、多功能、多選擇、高速度、低功耗、擴大存儲容量和加強I/O功能及結(jié)構(gòu)兼容的方向發(fā)展。由于16位單片機推出的時間較遲、價格昂貴、開發(fā)設(shè)備有限等多種原因，至今還未得到廣泛應(yīng)用。1982年Mostek公司和Intel公司先后又推出了性能更高的16位單片機MK68200和MCS96系列，NS公司和NEC公司也分別在原有8位單片機的基礎(chǔ)上推出了16位單片機HPC16040和μPD783系列。1980年Intel公司在MCS48系列基礎(chǔ)上又推出高性能的MCS51系列單片機。它以體積小、功能全、價格低等特點，贏得了廣泛的應(yīng)用，同時一些與單片機有關(guān)公司都爭相推出各自的單片機。1970年微型計算機研制成功之后，隨之即出現(xiàn)了單片機（即單片微型計算機）— 美國Intel公司1971年生產(chǎn)的4位單片機4004和1972年生產(chǎn)的雛形8位單片機8008，這也算是單片機的第一次公眾亮相。所以，經(jīng)過對三種方案的比較，本次畢業(yè)設(shè)計采用了方案三。而方案三是采用以單片機為控制核心的控制系統(tǒng)，尤其對溫度控制，可達到模擬控制所達不到的效果，并且實現(xiàn)顯示和鍵盤設(shè)定功能，大大提高了系統(tǒng)的智能化。本方案選用了AT89C51芯片，不需要外擴展存儲器，可使系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)更為簡單。單片機軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程實現(xiàn)各種控制算法和邏輯控制。這種方法還是模擬控制方式，因此也不能實現(xiàn)復雜的控制算法使控制精度做得較高，而且不能用數(shù)碼管顯示，對鍵盤進行設(shè)定。系統(tǒng)受環(huán)境影響大，不能實現(xiàn)復雜的控制算法，不能用數(shù)碼管顯示，不能用鍵盤設(shè)定。對于這種溫控對象，一般認為其具有以下的傳遞函數(shù)形式： （11）1． 方案一（見圖11）圖11 方案一的圖此方案是傳統(tǒng)的一位式模擬控制方案，選用模擬電路，用電位器設(shè)定值，反饋的溫度值和設(shè)定值比較后，決定加熱或不加熱。溫度是工業(yè)生產(chǎn)過程中重要的被控參數(shù)之一，當今計算機控制技術(shù)在這方面的應(yīng)用，已使溫度控制系統(tǒng)達到自動化、智能化，比過去單純采用電子線路進行PID調(diào)節(jié)的控制效果要好得多，可控性方面也有了很大的提高。（4）用單片機AT89C51控制，通過按鍵來控制水溫的設(shè)定值，數(shù)值采用數(shù)碼管顯示。（2）能夠設(shè)定水的溫度值，設(shè)定范圍是30℃～90℃。而且還要以單片機為主機，使溫度傳感器通過一根口線與單片機相連接，再加上溫度控制部分和人機對話部分來共同實現(xiàn)溫度的監(jiān)測與控制。同時DS18S20能提供九位溫度讀數(shù)，它無需任何外圍硬件即可方便地構(gòu)成溫度檢測系統(tǒng)。它具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強、易配微處理器等優(yōu)點，特別適合于構(gòu)成多點的溫度測控系統(tǒng)，可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號供微機處理，而且每片DS18S20都有唯一的產(chǎn)品號，可以一并存入其ROM中，以便在構(gòu)成大型溫度測控系統(tǒng)時在單線上掛接任意多個DS18S20芯片。而爐內(nèi)溫度控制部分，采用一套PID閉環(huán)負反饋控制系統(tǒng)，由DS18S20檢測爐內(nèi)溫度，用中值濾波的方法取一個值存入程序存取器內(nèi)部一個單元作為最后檢測信號，并在LED中顯示。1．課題的主要研究的內(nèi)容 本文所要研究的課題是基于單片機控制的水溫控制系統(tǒng)的設(shè)計，主要是介紹了對水箱溫度的顯示、控制及報警，實現(xiàn)了溫度的實時顯示及控制。其中，有部分應(yīng)用場合對精度提高的幅度要求也不是特別高。電路板的設(shè)計技術(shù)和機械加工工藝的巧妙結(jié)合，使其具備了顯示直觀、體積做工精細等特點，能為它在其它領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。我本次的畢業(yè)設(shè)計的題目是單片機水溫控制系統(tǒng)設(shè)計。在日常生活中，也可廣泛實用于地熱、空調(diào)器、電加熱器等各種家庭室溫測量及工業(yè)設(shè)備溫度測量場合。在單片機溫度測量系統(tǒng)中的關(guān)鍵是測量溫度、控制溫度和保持溫度，溫度測量是工業(yè)對象中主要的被控參數(shù)之一。由于溫度測量的普遍性，溫度傳感器的數(shù)量在各種傳感器中居首位。溫度是表征物體冷熱程度的物理量，溫度測量則是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中一個很重要而普遍的參數(shù)。如在日趨發(fā)達的工業(yè)之中，利用測量與控制溫度來保證生產(chǎn)的正常運行。 關(guān)鍵詞：單片機系統(tǒng)；傳感器；數(shù)據(jù)采集；模數(shù)轉(zhuǎn)換器；溫度II英文摘要AbstractIn recent years, with the puter penetration in the social field, the application of SCM is to keep at the same time, traditional control testing update on Crescent benefits. In realtime detection and automatic control system of singlechip applications, often as a singlechip core ponent to use only singlechip is not enough knowledge, but also the specific hardware structure and the specific features of application software objects bine to make perfect. In this paper, both hardware and software for automatic control of water temperature on the process, in the control of the main application of the process of AT89C51, ADC0809, LED display, LM324 parator, but mainly through the digital temperature sensor DS18B20 collecting ambient temperature to singlechip microputer as the core control ponents, and through four realtime digital display of a digital thermometer temperature. Software using assembly language for programming, so that the implementation of Directive speed, to save storage space. In order to facilitate the expansion and changes to the design of modular software structure, so that the logic of the relationship between program design more concise,Hardware software cooperation under the control of it.And systematic process is: First of all, by setting the button, set the thermostat temperature at the time of operation, and digital display of the temperature. Then, in the running temperature of the process of sampling analog into the A / D converter in the simulation digital converter, and then converted digital control with digital display, the last singlechip microputer to control the heater used for heating or stop heating until the temperature in the provisions under the constant temperature heating.Key words：Singlechip microputer system ；Sensor；Data Acquisition；ADC；Temperature目錄目 錄第1章 緒 論 1 1 2 3第2章 設(shè)計理論基礎(chǔ) 6 6 AT89C51系列單片機介紹 7 AT89C51系列基本組成及特性 7 AT89C51系列引腳功能 8 AT89C51系列單片機的功能單元 11 ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器 14 16 18 19 20第3章 硬件電路設(shè)計 21 21 21 23 23 24 24 25第4章 軟件設(shè)計 28 28 29 30 31第5章 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)論分析 32 32 32 33 33 33 34 35第6章 總結(jié)與展望 36 36 37參考文獻 38致 謝 39附 錄 401．系統(tǒng)總程序清單 402．系統(tǒng)的原理圖 493．外文資料原文 504．外文資料譯文 54ii第1章 緒 論第1章 緒 論二十一世紀是科技高速發(fā)展的信息時代，電子技術(shù)、微型單片機技術(shù)的應(yīng)用更是空前廣泛，伴隨著科學技術(shù)和生產(chǎn)的不斷發(fā)展，需要對各種參數(shù)進行溫度測量。為了便于擴展和更改，軟件的設(shè)計采用模塊化結(jié)構(gòu)，使程序設(shè)計的邏輯關(guān)系更加簡潔明了，使硬件在軟件的控制下協(xié)調(diào)運作。本文從硬件和軟件兩方面來講述水溫自動控制過程,在控制過程中主要應(yīng)用AT89C5ADC080LED顯示器、LM324比較器，而主要是通過 DS18B20數(shù)字溫度傳感器采集環(huán)境溫度，以單片機為核心控制部件，并通過四位數(shù)碼管顯示實時溫度的一種數(shù)字溫度計。中文摘要電子科技大學畢業(yè)設(shè)計（論文）專 業(yè)： 電子工程 考生姓名： 羅順東